Identificazione di miRNA correlati ad EGFR: nuovi potenziali biomarcatori di risposta alla terapia di 2a-3a linea in pazienti con NSCLC metastatico

La diagnosi di neoplasia epiteliale maligna polmonare è legata tradizionalmente alla distinzione tra carcinoma a piccole cellule (small-cell lung cancer, SCLC) e carcinoma non-a piccole cellule del polmone (non-small-cell lung cancer, NSCLC). Nell’ambito del NSCLC attualmente è importante di-stinguere l’esatto istotipo (adenocarcinoma, carcinoma squamocellulare e carcinoma neuroendocrino) perchè l’approccio terapeutico cambia a seconda dell’istotipo del tumore e la chemioterapia si dimostra molto spesso inefficace. Attualmente alcuni nuovi farmaci a bersaglio molecolare per il gene EGFR, come Erlotinib e Gefitinib, sono utilizzati per i pazienti refrattari al trattamento chemioterapico tradizionale, che non hanno risposto a uno o più cicli di chemioterapia o che siano progrediti dopo questa. I test per la rilevazione di specifiche mutazioni nel gene EGFR permettono di utilizzare al meglio questi nuovi farmaci, applicandoli anche nella prima linea di trattamento sui pazienti che hanno una maggiore probabilità di risposta alla terapia. Sfortunatamente, non tutti i pazienti rispondono allo stesso modo quando trattati con farmaci anti-EGFR. Di conseguenza, l'individuazione di biomarcatori predittivi di risposta alla terapia sarebbe di notevole importanza per aumentare l'efficacia dei questi farmaci a target molecolare e trattare con farmaci diversi i pazienti che con elevata probabilità non risponderebbero ad essi. I miRNAs sono piccole molecole di RNA endogene, a singolo filamento di 20-22 nucleotidi che svolgono diverse funzioni, una delle più importanti è la regolazione dell’espressione genica. I miRNAs possono determinare una repressione dell'espressione genica in due modi: 1-legandosi a sequenze target di mRNA, causando così un silenziamento del gene (mancata traduzione in proteina), 2- causando la degradazione dello specifico mRNA. Lo scopo della ricerca era di individuare biomarcatori capaci di identificare precocemente i soggetti in grado di rispondere alla terapia con Erlotinib, aumentando così l'efficacia del farmaco ed evitan-do/riducendo possibili fenomeni di tossicità e il trattamento di pazienti che probabilmente non ri-sponderebbero alla terapia offrendo loro altre opzioni prima possibile. In particolare, il lavoro si è fo-calizzato sul determinare se esistesse una correlazione tra la risposta all'Erlotinib ed i livelli di espressione di miRNAs coinvolti nella via di segnalazione di EGFR in campioni di NSCLC prima dell’inizio della terapia. Sono stati identificati 7 microRNA coinvolti nel pathway di EGFR: miR-7, -21, 128b, 133a, -133b, 146a, 146b. Sono stati analizzati i livelli di espressione dei miRNA mediante Real-Time q-PCR in campioni di NSCLC in una coorte di pazienti con NSCLC metastatico trattati con Erlotinib dal 1° gennaio 2009 al 31 dicembre 2014 in 2°-3° linea dopo fallimento di almeno un ciclo di chemioterapia. I pazienti sottoposti a trattamento con erlotinib per almeno 6 mesi senza presentare progressione alla malattia sono stati definiti “responders” (n=8), gli altri “non-responders” (n=25). I risultati hanno mostrato che miR-7, -133b e -146a potrebbero essere coinvolti nella risposta al trat-tamento con Erlotinib. Le indagini funzionali sono state quindi concentrate su miR-133b, che ha mo-strato la maggiore espressione differenziale tra i due gruppi di pazienti. E 'stata quindi studiata la capacità di miR-133b di regolare l'espressione di EGFR in due linee di cellule del cancro del polmone (A549 e H1299). Sono stati determinati gli effetti di miR-133b sulla crescita cellulare. E’ stato anche analizzato il rapporto tra miR-133b e sensibilità a Erlotinib nelle cellule NSCLC. L'aumento di espressione di miR-133b ha portato ad una down-regolazione del recettore di EGF e del pathway di EGFR relativo alla linea cellulare A549. La linea cellulare H1299 era meno sensibili al miR-133b up-regulation, probabilmente a causa dell'esistenza di possibili meccanismi di resistenza e/o di com-pensazione. La combinazione di miR-133b ed Erlotinib ha aumentato l'efficacia del trattamento solo nella linea cellulare A549. Nel complesso, questi risultati indicano che miR-133b potrebbe aumentare / ripristinare la sensibilità di Erlotinib in una frazione di pazienti.

Lung cancer is the most common cancer and the leading cause of cancer-related mortality worldwide. Surgical resection remains the main treatment of choice for non-small cell lung cancer (NSCLC), and chemotherapy is not always effective. Therefore, novel therapeutic strategies have been developed such as Erlotinib and Gefitinib, small-molecule inhibitors of the tyrosine kinase domain (TKIs) of Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR). It has been found that EGFR is overexpressed or mutated in most NSCLC and its alteration frequently correlates with a poor prognosis. EGFR is an important therapeutic target for NSCLC. However, the clinical response of tumors to existing anti-EGFR agents is often limited. MicroRNAs (miRNAs) are short, endogenous, non-coding small RNAs of about 20-24 nucleotides that bind specific target mRNAs to repress gene expression, either via inducing translational repression or transcript degradation. They play important roles in cellular processes including development, proliferation, cell cycles progression, apoptosis, differentiation, migration and metabolism. Aberrant miRNAs expression is altered in autoimmune, cardiovascular and cancer diseases, and recently they have been demonstrated to be diagnostic and prognostic markers in lung cancer. This project was aimed at determining whether six EGFR-related miRNAs are deregulated in patients with NSCLC and whether these miRNAs correlate with response to Erlotinib treatment in patients with lung cancer. The expression of miR-7, miR-21, miR-133a, miR-133b, miR-146a, and miR-146b, involved in the EGFR pathway in a cohort of 33 lung cancer patients (8 responder and 25 non-responder) receiving Erlotinib in 2nd- or 3rd-line were analyzed. The patients with disease sta-bilization on Erlotinib for at least 6 months were considered responders. The results suggested that miR-7, -133b and -146a might be involved in the response to treatment with Erlotinib. Overall, miR-133b showed the higher differential expression between responder and non-responders. It was also investigated the ability of miR-133b to regulate EGFR expression in two lung cancer cell lines (A549 and H1299). MiR-133b effect on cell growth was determined. The rela-tionship between miR-133b and sensitivity to Erlotinib in NSCLC cells was also explored. Increasing miR-133b expression led to a down-regulation of EGF Receptor and EGFR-related signaling in A549 cell lines. H1299 cell lines were less sensitive to miR-133b up-regulation, probably due the existence of alternative pathways. Combination of miR-133b and Erlotinib increased the efficacy of Erlotinib treatment only in A549 cell lines. Overall, these results indicate that miR-133b might enhance/restore sensitivity to Erlotinib in a fraction of patients.